SIMATICS系列PLC基本指令系统

1会计学SIMATICS系列系列PLC基本指令系统基本指令系统图7.4 指令表编辑器中指令的组成 指令表程序的基本构成为指令助记符指令表程序的基本构成为指令助记符+操作数。如操作数。如LD I0.0，LD为指令助为指令助记符，表示具体需要完成的功能；记符，表示具体需要完成的功能；I0.0为操作数，表示被操作的内容。指令表为操作数，表示被操作的内容。指令表属于文本形式的编程语言，和汇编语言类似，可以解决梯形图指令不易解决的属于文本形式的编程语言，和汇编语言类似，可以解决梯形图指令不易解决的问题，适用于对问题，适用于对PLC和逻辑编程的有经验程序员。和逻辑编程的有经验程序员。7.2 指令及其结构7.2.2 寻址方式寻址方式 PLC最大的特点是可以利用其内部软元件的逻辑组合代替由继电器盘实现最大的特点是可以利用其内部软元件的逻辑组合代替由继电器盘实现的硬件逻辑，软元件没有使用次数的限制，可以无限次使用。所谓软元件实际的硬件逻辑，软元件没有使用次数的限制，可以无限次使用。所谓软元件实际上就是上就是PLC内部的各存储单元，为方便编程使用，各存储单元根据功能的不同内部的各存储单元，为方便编程使用，各存储单元根据功能的不同分配了不同的名称，如输入过程映像寄存器分配了不同的名称，如输入过程映像寄存器(I)、输出过程映像寄存器、输出过程映像寄存器(Q)、变量、变量寄存器寄存器(V)等。每一个存储器单元都编有唯一的地址，通过这个地址，用户可以等。每一个存储器单元都编有唯一的地址，通过这个地址，用户可以方便地在程序中使用该存储单元进行数据存储或传输。方便地在程序中使用该存储单元进行数据存储或传输。 一个完整的地址包括存储器标识符、字节地址及位地址。如一个完整的地址包括存储器标识符、字节地址及位地址。如I6.3，I表示输表示输入过程映像寄存器；入过程映像寄存器；6表示第表示第6个字节；个字节；3表示该字节中的第表示该字节中的第3位。字节与位地址位。字节与位地址之间用之间用“.”分隔。分隔。S7-200系列系列PLC可以使用直接寻址方式和间接寻址方式对数可以使用直接寻址方式和间接寻址方式对数据进行操作。据进行操作。 1直接寻址方式直接寻址方式 直接寻址是指在编程过程中直接使用各存储单元的地址编号存取数据的寻直接寻址是指在编程过程中直接使用各存储单元的地址编号存取数据的寻址方式。直接寻址方式可以对各存储器区进行位地址、字节地址、字地址、双址方式。直接寻址方式可以对各存储器区进行位地址、字节地址、字地址、双字地址的数据操作。图字地址的数据操作。图7.5以变量存储区以变量存储区(V)为例，介绍位地址、字节地址、字地为例，介绍位地址、字节地址、字地址、双字地址的表示方法。址、双字地址的表示方法。7.2 指令及其结构 以下具体介绍的各类存储单元中，前以下具体介绍的各类存储单元中，前7种的寻址方式可以参照图种的寻址方式可以参照图7.5中变量中变量存储区的寻址方式。下面就存储区的寻址方式。下面就S7-200系列系列PLC中可以直接寻址的各存储单元的功中可以直接寻址的各存储单元的功能进行说明能进行说明(名称后面括号中字母为寄存器功能标识名称后面括号中字母为寄存器功能标识)。(a) 位地址7.2 指令及其结构 (b) 字节地址、字地址、双字地址字节地址、字地址、双字地址图图7.5 变量存储区变量存储区(V)直接寻址的表示方法直接寻址的表示方法7.2 指令及其结构 1) 输入映像寄存器输入映像寄存器(I) 输入映像寄存器输入映像寄存器(I)中的每一个位地址对应中的每一个位地址对应PLC的一个输入端子，用于存放的一个输入端子，用于存放外部传感器或开关元件发来的信号。在每个扫描周期的开始，外部传感器或开关元件发来的信号。在每个扫描周期的开始，PLC对所有输入对所有输入端子状态进行采样，并把采样结果送入输入映像寄存器端子状态进行采样，并把采样结果送入输入映像寄存器(I)。在一个扫描周期内。在一个扫描周期内，程序执行只使用输入映像寄存器中的数据进行处理，而不论外部输入端子的，程序执行只使用输入映像寄存器中的数据进行处理，而不论外部输入端子的状态是什么。编程时要注意，输入映像寄存器只能反映外部信号的状态，而不状态是什么。编程时要注意，输入映像寄存器只能反映外部信号的状态，而不能由程序设置，也不能用于驱动负载。能由程序设置，也不能用于驱动负载。 2) 输出映像寄存器输出映像寄存器(Q) 输出映像寄存器中的每一个位地址对应输出映像寄存器中的每一个位地址对应PLC的一个输出端子，用于存放程的一个输出端子，用于存放程序执行后的所有输出结果，以控制外部负载的接通与断开。序执行后的所有输出结果，以控制外部负载的接通与断开。PLC在执行用户程在执行用户程序的过程中，并不把输出信号直接输出到输出端子，而是送到输出映像寄存器序的过程中，并不把输出信号直接输出到输出端子，而是送到输出映像寄存器(Q)中，在每个扫描周期的最后，才将输出映像寄存器中的数据统一送到输出端中，在每个扫描周期的最后，才将输出映像寄存器中的数据统一送到输出端子。子。 3) 变量存储器变量存储器(V) 在程序处理过程或上下位机通信过程中，会产生大量的中间变量数据需要在程序处理过程或上下位机通信过程中，会产生大量的中间变量数据需要存储，存储，S7-200系列系列PLC专门提供了一个较大存储器区存储此类数据，即变量存专门提供了一个较大存储器区存储此类数据，即变量存储器。在变量存储器中也可存放与控制过程和任务相关的其他数据，应用比较储器。在变量存储器中也可存放与控制过程和任务相关的其他数据，应用比较灵活。灵活。7.2 指令及其结构 4) 内部标志位存储器内部标志位存储器(M) PLC进行逻辑控制时，除了输入映像寄存器和输出映像寄存器直接与外进行逻辑控制时，除了输入映像寄存器和输出映像寄存器直接与外部设备联系之外，还有一些内部状态标志或者输入端子与输出端子之间的逻部设备联系之外，还有一些内部状态标志或者输入端子与输出端子之间的逻辑关系需要中间单元进行存储和过渡，这些中间单元即内部标志位存储器。辑关系需要中间单元进行存储和过渡，这些中间单元即内部标志位存储器。内部标志位存储器只起中间状态暂存的作用，不能直接接收输入信号的控制内部标志位存储器只起中间状态暂存的作用，不能直接接收输入信号的控制，也不能直接输出用于驱动外部设备，类似于继电盘控制系统中的中间继电，也不能直接输出用于驱动外部设备，类似于继电盘控制系统中的中间继电器。器。 5) 特殊标志位存储器特殊标志位存储器(SM) 特殊标志位存储器是特殊标志位存储器是PLC内部保留的一部分存储空间，用于保存内部保留的一部分存储空间，用于保存PLC自自身工作状态数据或提供特殊功能。该存储器区可以反映身工作状态数据或提供特殊功能。该存储器区可以反映CPU运行时的各种状运行时的各种状态信息，用户程序能够根据这些信息判断态信息，用户程序能够根据这些信息判断PLC的工作状态，从而确定下一步的工作状态，从而确定下一步的程序走向。的程序走向。(在在7.2.4小节中会有详细介绍小节中会有详细介绍) 6) 顺序控制继电器顺序控制继电器(S) 顺序控制继电器是用于步进顺控指令中的特殊继电器，通常要与步进顺顺序控制继电器是用于步进顺控指令中的特殊继电器，通常要与步进顺控指令结合使用，用于组织步进过程。控指令结合使用，用于组织步进过程。7.2 指令及其结构 7) 局部存储器局部存储器(L) 局部存储器与变量存储器十分类似，都是作为中间变量的存储空间。其主局部存储器与变量存储器十分类似，都是作为中间变量的存储空间。其主要区别在于变量存储器是全局有效的，即同一个变量存储器可以被任何程序要区别在于变量存储器是全局有效的，即同一个变量存储器可以被任何程序(主程序、子程序、中断程序主程序、子程序、中断程序)访问并进行数据存取；而局部存储器是局部有效访问并进行数据存取；而局部存储器是局部有效的，只能与特定的程序相关联。的，只能与特定的程序相关联。 S7-200系列系列PLC有有64个字节的局部存储器，其中个字节的局部存储器，其中60个字节可以作为临时个字节可以作为临时数据的存储器或者为子程序传递参数，最后数据的存储器或者为子程序传递参数，最后4个字节为系统所保留。局部存储个字节为系统所保留。局部存储器由器由CPU根据需要动态分配。在主程序执行过程中，分配给子程序或中断程根据需要动态分配。在主程序执行过程中，分配给子程序或中断程序的局部存储器实际上是不存在的，当出现子程序或中断程序调用时，则由序的局部存储器实际上是不存在的，当出现子程序或中断程序调用时，则由CPU随时给子程序或中断程序分配局部存储器。由于不同程序中使用的局部随时给子程序或中断程序分配局部存储器。由于不同程序中使用的局部存储器不能相互访问，所以主程序、子程序和中断程序中可以使用相同地址存储器不能相互访问，所以主程序、子程序和中断程序中可以使用相同地址编号的局部存储器。局部存储器在分配时不被初始化，也没有任何值，在参编号的局部存储器。局部存储器在分配时不被初始化，也没有任何值，在参数传递过程中也不接收新值，只能由数传递过程中也不接收新值，只能由CPU在当前程序中使用。在当前程序中使用。7.2 指令及其结构 8) 定时器存储器定时器存储器(T) 在在PLC中，定时器的作用相当于延时继电器，其定时值由程序赋予。中，定时器的作用相当于延时继电器，其定时值由程序赋予。S7-200系列系列PLC中包括中包括1ms、10ms、100ms 3种精度的定时器，每个定时器对应种精度的定时器，每个定时器对应一个一个16位的当前值寄存器和一个状态位。位的当前值寄存器和一个状态位。16位的寄存器存储定时器所累积的时位的寄存器存储定时器所累积的时间，状态位标志定时器定时时间到达时的动作。当前值寄存器和状态位均可由间，状态位标志定时器定时时间到达时的动作。当前值寄存器和状态位均可由(T+定时器号定时器号)来表示，如来表示，如T10。区分依赖于对其操作的指令，位操作指令存取。区分依赖于对其操作的指令，位操作指令存取定时器状态位，而字操作指令对寄存器值进行操作。定时器状态位，而字操作指令对寄存器值进行操作。 9) 计数器存储器计数器存储器(C) 在在PLC中，计数器用于累积输入脉冲的个数，当计数值达到由程序设置的中，计数器用于累积输入脉冲的个数，当计数值达到由程序设置的数值时，执行特定功能。数值时，执行特定功能。S7-200系列系列PLC提供了提供了3种类型的计数器，即增计数种类型的计数器，即增计数器、减计数器和增减计数器，每个计数器也对应一个器、减计数器和增减计数器，每个计数器也对应一个16位的当前值寄存器和一位的当前值寄存器和一个状态位。当前值寄存器和状态位均可由个状态位。当前值寄存器和状态位均可由(C+定时器号定时器号)来表示，如来表示，如C10。其区。其区分同定时器。分同定时器。 7.2 指令及其结构 10) 高速计数器高速计数器(HC) 计数器计数器(C)的输入脉冲频率受到的输入脉冲频率受到PLC扫描周期的限制不能太高，而在控制领扫描周期的限制不能太高，而在控制领域中，高频脉冲的技术又是普遍要求域中，高频脉冲的技术又是普遍要求(如控制电机的精确定位等如控制电机的精确定位等)。所以。所以PLC专门专门设计了能够对高频脉冲进行计数的高速计数器，使用专用端子接收高频脉冲信设计了能够对高频脉冲进行计数的高速计数器，使用专用端子接收高频脉冲信号。高速计数器用号。高速计数器用HC作为标识，可用作为标识，可用“HC+计数器号计数器号”的形式进行的形式进行32位有符号位有符号整数整数(即当前计数值即当前计数值)的存取，如的存取，如HC0。高速计数器的当前值为只读值。高速计数器的当前值为只读值。 11) 模拟量输入模拟量输入(AI)及模拟量输出及模拟量输出(AQ) 模拟量的转换是通过模拟量模块完成的，但其数据的存储是在模拟量的转换是通过模拟量模块完成的，但其数据的存储是在CPU模块模块中，也是由中，也是由CPU完成其寻址的。模拟量经过完成其寻址的。模拟量经过A/D转换变为数字量，存储在模拟转换变为数字量，存储在模拟量输入寄存器量输入寄存器(AI)中。而存储在模拟量输出寄存器中。而存储在模拟量输出寄存器(AQ)中的数字量经过中的数字量经过D/A转转换变为模拟量，供外部电路使用。模拟量输入寄存器和模拟量输出寄存器均换变为模拟量，供外部电路使用。模拟量输入寄存器和模拟量输出寄存器均按按16位位(1个字个字)存储数值，所以要从偶数号字节开始为其编址。具体内容如图存储数值，所以要从偶数号字节开始为其编址。具体内容如图7.6所示。如模拟量输入寄存器地址为所示。如模拟量输入寄存器地址为AIW0、AIW2、AIW4、；模拟量输出；模拟量输出寄存器地址为寄存器地址为AQW0、AQW2、AQW4、。要注意的是用户程序无法读取模。要注意的是用户程序无法读取模拟量输出寄存器的内容。拟量输出寄存器的内容。7.2 指令及其结构15 87 0AIW2字节字节2(最高有效字节最高有效字节)字节字节3(最低有效字节最低有效字节)MSB LSB15 87 0AQW10字节字节10(最高有效字节最高有效字节)字节字节11(最低有效字节最低有效字节)MSB LSB图7.6 模拟量输入与输出字节示意图 12) 累加器累加器(AC) 累加器是可以像存储器一样使用的读累加器是可以像存储器一样使用的读/写区间，它可以用于向子程序传递写区间，它可以用于向子程序传递参数或从子程序返回参数，也可以用于存储计算过程的中间值。参数或从子程序返回参数，也可以用于存储计算过程的中间值。S7-200系列系列PLC提供了提供了4个个32位的累加器，地址编号分别为位的累加器，地址编号分别为AC0、AC1、AC2、AC3，使，使用时只需写出累加器的地址编号即可。用时只需写出累加器的地址编号即可。7.2 指令及其结构 可以按字节、字或双字方式对累加器进行数据存取。以字节方式存取数可以按字节、字或双字方式对累加器进行数据存取。以字节方式存取数据时只占用累加器的最低据时只占用累加器的最低8位，以字方式存取数据时占用累加器的低位，以字方式存取数据时占用累加器的低16位，以位，以双字方式存取数据时才占用累加器的全部双字方式存取数据时才占用累加器的全部32位。占用累加器的数据长度取决位。占用累加器的数据长度取决于所用指令的具体要求，例如，于所用指令的具体要求，例如，MOVB指令以字节方式存取数据；指令以字节方式存取数据；MOVW指指令以字方式存取数据；令以字方式存取数据；MOVD指令以双字方式存取数据。如图指令以双字方式存取数据。如图7.7所示。所示。7.2 指令及其结构7 0MOVB AC0 VB100字节字节(VB100)15 87 0MOVW AC0 VB100最高有效字节最高有效字节(VB100)最低有效字节最低有效字节(VB101)31 2423 1615 87 0MOVD AC0 VB100最高有效最高有效字节字节(VB100)(VB101)(VB102)最低有效字节最低有效字节(VB103)图7.7 累加器使用方法图7.2 指令及其结构 2. 间接寻址方式间接寻址方式 间接寻址是指在编程过程中使用指针来存取寄存器中的数据的寻址方式。间接寻址是指在编程过程中使用指针来存取寄存器中的数据的寻址方式。使用地址指针的间接寻址在处理连续空间数据运算方面十分方便，可以直接通使用地址指针的间接寻址在处理连续空间数据运算方面十分方便，可以直接通过地址指针的修改，改变对应的存储空间，可缩短程序代码，使程序更加灵活过地址指针的修改，改变对应的存储空间，可缩短程序代码，使程序更加灵活。 间接寻址的使用范围包括输入映像寄存器间接寻址的使用范围包括输入映像寄存器(I)、输出映像寄存器、输出映像寄存器(Q)、变量存、变量存储器储器(V)、内部标志位存储器、内部标志位存储器(M)、顺序控制继电器、顺序控制继电器(S)、定时器存储器、定时器存储器(T)、计数、计数器存储器器存储器(C)的字节、字、双字编码地址，即间接寻址针对的只是数据对象，而的字节、字、双字编码地址，即间接寻址针对的只是数据对象，而不能是单个的位地址。另外，模拟量值也不能进行间接寻址。不能是单个的位地址。另外，模拟量值也不能进行间接寻址。 使用间接寻址方式存取数据应遵循以下几点。使用间接寻址方式存取数据应遵循以下几点。 1) 地址指针的建立地址指针的建立 要使用间接寻址，首先必须建立地址指针。地址指针为一个双字值，其内要使用间接寻址，首先必须建立地址指针。地址指针为一个双字值，其内部存放的是数据所在存储器的物理地址。能够存储地址指针数据的存储空间只部存放的是数据所在存储器的物理地址。能够存储地址指针数据的存储空间只有变量存储器有变量存储器(V)、局部存储器、局部存储器(L)和累加器和累加器(AC1、AC2、AC3)。需要使用双字。需要使用双字传送指令传送指令(MOVD)将数据所在地址装入用于存储物理地址的指针数据所在的存将数据所在地址装入用于存储物理地址的指针数据所在的存储器单元或寄存器，格式如以下指令所示。储器单元或寄存器，格式如以下指令所示。7.2 指令及其结构 例：例： MOVD &VB200 VD10 MOVD &MB10 LD0 MOVD &T0 AC1 (1) “&”为取地址符号，它与存储单元地址编号结合表示对应单元的为取地址符号，它与存储单元地址编号结合表示对应单元的32位位物理地址。物理地址是指存储单元在整个存储器中的绝对位置。物理地址。物理地址是指存储单元在整个存储器中的绝对位置。VB200只是存只是存储单元的一个直接地址编号。储单元的一个直接地址编号。 (2) 指令中第二个存储器单元或寄存器必须为双字长度指令中第二个存储器单元或寄存器必须为双字长度(32位位)，如，如VD、LD、AC。 2) 利用地址指针存取数据利用地址指针存取数据 在存储器单元或寄存器前面加在存储器单元或寄存器前面加“*”号表示一个地址指针。号表示一个地址指针。 例：例：MOVD &VB200 AC1 MOVW *AC1 VW100 该程序表示将该程序表示将VW200中的数据传送到中的数据传送到VW100中。中。AC1中存储着中存储着VB200的的物理地址，物理地址，* AC1直接指向直接指向VB200存储单元，存储单元，MOVW指令决定了指针指向的是指令决定了指针指向的是一个字长的数据，在本例中，存储在一个字长的数据，在本例中，存储在VB200，VB201中的数据被送到中的数据被送到VB100，VB21中，如图中，如图7.8所示。所示。7.2 指令及其结构 图图7.8 使用地址指针存取数据使用地址指针存取数据 3) 地址指针的修改地址指针的修改 通过修改地址指针，可以方便地存取相邻存储单元的数据，如进行查通过修改地址指针，可以方便地存取相邻存储单元的数据，如进行查表或多个连续数据两两计算。只需要使用加法、自增等算术运算指令就可以表或多个连续数据两两计算。只需要使用加法、自增等算术运算指令就可以实现地址指针的修改，但要注意指针所指向数据的长度。存取字节时，指针实现地址指针的修改，但要注意指针所指向数据的长度。存取字节时，指针值加值加1；存取一个字、定时器或计数器的当前值时，指针值加；存取一个字、定时器或计数器的当前值时，指针值加2；存取双字；存取双字时，指针值加时，指针值加4。如图如图7.9所示为一连加运算程序，修改指针使所示为一连加运算程序，修改指针使VW200VW204的数值和的数值和AC0中的数值连加，最后放入中的数值连加，最后放入AC0中。中。7.2 指令及其结构图7.9 修改指针进行连加运算7.2 指令及其结构7.2.3 操作数操作数 在在PLC编程中，多数指令需要指定具体的存储单元或具体数据参与其运算编程中，多数指令需要指定具体的存储单元或具体数据参与其运算，这些就是指令所需的操作数。按照表现形式的不同，这些就是指令所需的操作数。按照表现形式的不同，S7-200系列系列PLC可提供可提供3种形式的操作数，即存储单元、常数、能流。种形式的操作数，即存储单元、常数、能流。 1. 存储单元存储单元 在直接寻址中涉及的所有存储器都可以作为操作数。此类操作数包括输在直接寻址中涉及的所有存储器都可以作为操作数。此类操作数包括输入映像寄存器入映像寄存器(I)、输出映像寄存器、输出映像寄存器(Q)、变量存储器、变量存储器(V)、内部标志位存储器、内部标志位存储器(M)、特殊标志位存储器、特殊标志位存储器(SM)、顺序控制继电器、顺序控制继电器(S)、局部存储器、局部存储器(L)中的位寻址方中的位寻址方式、字节寻址方式、字寻址方式、双字寻址方式。还包括定时器存储器式、字节寻址方式、字寻址方式、双字寻址方式。还包括定时器存储器(T)、计、计数器存储器数器存储器(C)、高速计数器、高速计数器(HC)、模拟量输入、模拟量输入(AI)、模拟量输出、模拟量输出(QI)和累加器和累加器(AC)。不同的。不同的CPU模块中存储单元类操作数的数量有所不同，表模块中存储单元类操作数的数量有所不同，表7-1列出了列出了S7-200系列系列PLC中的所有可用存储单元类操作数。中的所有可用存储单元类操作数。7.2 指令及其结构 表表7-1 CPU226中可用存储单元类操作数中可用存储单元类操作数存储器单元存储器单元CPU221CPU222CPU224CPU226输入映像寄存器输入映像寄存器I0.0I15.7I0.0I15.7I0.0I15.7I0.0I15.7输出映像寄存器输出映像寄存器Q0.0Q15.7Q0.0Q15.7Q0.0Q15.7Q0.0Q15.7模拟量输入模拟量输入(只读只读)AIW0AIW30AIW0AIW62AIW0AIW62模拟量输出模拟量输出(只写只写)AQW0AQW30AQW0AQW62AQW0AQW62变量存储器变量存储器V0.0V2047.7V0.0V2047.7V0.0V5119.7V0.0V5119.77.2 指令及其结构7.2 指令及其结构局部存储器局部存储器L0.0L63.7L0.0L63.7L0.0L63.7L0.0L63.7内部标志位存储内部标志位存储器器M0.0M31.7M0.0M31.7M0.0M31.7M0.0M31.7特殊标志特殊标志位存储器位存储器SM0.0SM179.7SM0.0SM179.7SM0.0SM179.7SM0.0SM179.7只读只读SM0.0SM29.7SM0.0SM29.7SM0.0SM29.7SM0.0SM29.7定时器定时器T0T255T0T255T0T255T0T255计数器计数器C0C255C0C255C0C255C0C255高速计数器高速计数器HC0、HC3HC5HC0、HC3HC5HC0HC5HC0HC5顺序控制继电器顺序控制继电器S0.0S31.7S0.0S31.7S0.0S31.7S0.0S31.7累加器累加器AC0AC3AC0AC3AC0AC3AC0AC3 2. 常数常数 常数是指令中常用的一种操作数，常数值可为字节、字或双字。在常数是指令中常用的一种操作数，常数值可为字节、字或双字。在PLC内内部，所有常数均以二进制存储，但在编程时可以输入的常数形式有二进制、十部，所有常数均以二进制存储，但在编程时可以输入的常数形式有二进制、十进制、十六进制、进制、十六进制、ASCII码或浮点数码或浮点数(实数实数)等。表等。表7-2是几种常数的表示方法。是几种常数的表示方法。7.2 指令及其结构表7-2 常数的表示方法数制数制书写格式书写格式举例举例二进制二进制2#二进制数二进制数2#1100_1011_0001_1111十进制十进制十进制数值十进制数值1688十六进制十六进制16#十六进制数十六进制数16#A3CDASCII码码ASCII码字符码字符This is a example浮点数浮点数(实数实数)ANSI/IEEE754-1985标准标准(正数正数)+1.175495E- -38至至+3.402823E+38(负数负数)- -1.175495E- -38至至- -3.402823E+387.2 指令及其结构 3. 能流能流 在梯形图中，没有真正的电流流动。为方便对在梯形图中，没有真正的电流流动。为方便对PLC周期扫描过程的分析和周期扫描过程的分析和指令运行状态，假想有指令运行状态，假想有“电流电流”在梯形图中流动，这就是在梯形图中流动，这就是“能流能流”。“能流能流”只能在梯形图中从左向右流动，任何可以连接到左只能在梯形图中从左向右流动，任何可以连接到左/右母线或触点的梯形图元件右母线或触点的梯形图元件都有都有“能流能流”的输入的输入(EN)/输出端输出端(ENO)。输入。输入(EN)端必须有能量流，才能执行端必须有能量流，才能执行该元件功能，在元件正确无误的执行其功能后，输出端该元件功能，在元件正确无误的执行其功能后，输出端(ENO)才能将能量流传才能将能量流传送到下一个单元。只有梯形图送到下一个单元。只有梯形图(LAD)和功能块图和功能块图(FBD)中才有能流的概念。对应中才有能流的概念。对应于指令表为栈顶值为于指令表为栈顶值为1。7.2 指令及其结构7.2.4 状态字状态字 S7-200系列系列PLC中提供了众多的状态字，它们实际上就是特殊标志位存中提供了众多的状态字，它们实际上就是特殊标志位存储器储器(SM)。这些状态字用于保存。这些状态字用于保存PLC自身工作状态数据或提供特殊功能，通自身工作状态数据或提供特殊功能，通过对其位、字节、字或双字的使用，可以起到在过对其位、字节、字或双字的使用，可以起到在CPU与用户程序之间交换信与用户程序之间交换信息的作用。下面介绍各状态字功能，状态字具体功能及用法见息的作用。下面介绍各状态字功能，状态字具体功能及用法见S7-200系统手系统手册。册。 1. 常用状态字常用状态字SMB0 常用状态字常用状态字SMB0包括包括8个状态位，在每个扫描周期结束时，由个状态位，在每个扫描周期结束时，由CPU更新更新这些位。具体功能描述见表这些位。具体功能描述见表7-3。7.2 指令及其结构SMB0的各个位的各个位功能描述功能描述SM0.0常闭触点，在程序运行时一直保持闭合状态常闭触点，在程序运行时一直保持闭合状态SM0.1该位在程序运行的第一个扫描周期闭合，常用于调用初始该位在程序运行的第一个扫描周期闭合，常用于调用初始化子程序化子程序SM0.2若永久保持的数据丢失，则该位在程序运行的第一个扫描若永久保持的数据丢失，则该位在程序运行的第一个扫描周期闭合。可用于存储器错误标志位周期闭合。可用于存储器错误标志位SM0.3开机后进入开机后进入RUN方式，该位将闭合一个扫描周期。可用于方式，该位将闭合一个扫描周期。可用于启动操作前为设备提供预热时间启动操作前为设备提供预热时间表7-3 SMB0的各个位功能描述7.2 指令及其结构SM0.4该位为一个一分钟时钟脉冲，该位为一个一分钟时钟脉冲，30s闭合，闭合，30s断开断开SM0.5该位为一个一秒钟时钟脉冲，该位为一个一秒钟时钟脉冲，0.5s闭合，闭合，0.5s断开断开SM0.6该位为扫描时钟，本次扫描闭合，下次扫描断开，不断循该位为扫描时钟，本次扫描闭合，下次扫描断开，不断循环环SM0.7该位指示该位指示CPU工作方式开关的位置工作方式开关的位置(断开为断开为TERM位置，闭位置，闭合为合为RUN位置位置)。利用该位状态。当开关在。利用该位状态。当开关在RUN位置时，可位置时，可使自由口通信方式有效，开关切换至使自由口通信方式有效，开关切换至TERM位置时，同编位置时，同编程设备的正常通信有效程设备的正常通信有效7.2 指令及其结构 2. 其他状态字功能其他状态字功能 其他状态字功能见表其他状态字功能见表7-4。 表表7-4 其他状态字功能一览表其他状态字功能一览表状状 态态 字字功能描述功能描述SMB1包含了各种潜在的错误提示，可在执行某些指令或执行出错包含了各种潜在的错误提示，可在执行某些指令或执行出错时由系统自动对相应位进行置位或复位时由系统自动对相应位进行置位或复位SMB2在自由接口通信时，自由接口接收字符的缓冲区在自由接口通信时，自由接口接收字符的缓冲区SMB3在自由接口通信时，发现接收到的字符中有奇偶校验错误时，在自由接口通信时，发现接收到的字符中有奇偶校验错误时，可将可将SM3.0置位置位SMB4标志中断队列是否溢出或通信接口使用状态标志中断队列是否溢出或通信接口使用状态7.2 指令及其结构状状 态态 字字功能描述功能描述SMB5标志标志I/O系统错误系统错误SMB6CPU模块识别模块识别(ID)寄存器寄存器SMB7系统保留系统保留SMB8SMB21I/O模块识别和错误寄存器，按字节对形式模块识别和错误寄存器，按字节对形式(相邻两个字节相邻两个字节)存存储扩展模块储扩展模块06的模块类型、的模块类型、I/O类型、类型、I/O点数和测得的各点数和测得的各模块模块I/O错误错误SMW22SMW26记录系统扫描时间记录系统扫描时间SMB28SMB29存储存储CPU模块自带的模拟电位器所对应的数字量模块自带的模拟电位器所对应的数字量7.2 指令及其结构7.2 指令及其结构SMB30和和SMB130SMB30为自由接口通信时，自由接口为自由接口通信时，自由接口0的通信方式控制字节；的通信方式控制字节；SMB130为自由接口通信时，自由接口为自由接口通信时，自由接口1的通信方式控制字节；的通信方式控制字节；两字节可读可写两字节可读可写SMB31SMB32永久存储器永久存储器(EEPROM)写控制写控制SMB34SMB35用于存储定时中断的时间间隔用于存储定时中断的时间间隔SMB36SMB65高速计数器高速计数器HSC0、HSC1、HSC2的监视及控制寄存器的监视及控制寄存器SMB66SMB85高速脉冲输出高速脉冲输出(PTO/PWM)的监视及控制寄存器的监视及控制寄存器SMB86SMB94SMB186SMB194自由接口通信时，接口自由接口通信时，接口0或接口或接口1接收信息状态寄存器接收信息状态寄存器SMB98SMB99标志扩展模块总线错误号标志扩展模块总线错误号SMB131SMB165高速计数器高速计数器HSC3、HSC4、HSC5的监视及控制寄存器的监视及控制寄存器SMB166SMB194高速脉冲输出高速脉冲输出(PTO)包络定义表包络定义表SMB200SMB299预留给智能扩展模块，保存其状态信息预留给智能扩展模块，保存其状态信息7.2 指令及其结构7.3 位逻辑指令7.3.1 位操作指令 位逻辑指令属于基本逻辑控制指令，是专门针对位逻辑量进行处理的指位逻辑指令属于基本逻辑控制指令，是专门针对位逻辑量进行处理的指令，与使用继电器进行逻辑控制十分相似。位逻辑指令包括触点指令、线圈令，与使用继电器进行逻辑控制十分相似。位逻辑指令包括触点指令、线圈驱动指令、置位驱动指令、置位/复位指令、正复位指令、正/负跳变指令和堆栈指令等，主要分为位操作指负跳变指令和堆栈指令等，主要分为位操作指令部分和位逻辑运算指令部分。令部分和位逻辑运算指令部分。S7-200系列系列PLC中还提供了立即指令，主要中还提供了立即指令，主要用于对输出线圈的无延时控制。用于对输出线圈的无延时控制。 1. LD(Load)、LDN(Load Not)及及=(Out)指令指令 1) 指令格式指令格式 梯形图与指令表格式见表梯形图与指令表格式见表7-5。指令可用操作数见表。指令可用操作数见表7-6。表7-5 LD、LDN、=指令格式名名 称称装装 载载非非 装装 载载线圈驱动线圈驱动指令指令LDLDN=指令表格式指令表格式LD bitLDN bit= bit梯形图格式梯形图格式表7-6 LD、LDN及= 指令可用操作数指指 令令可用操作数可用操作数LD、LDNI，Q，M，SM，T，C，V，S，L的位逻辑量的位逻辑量= Q，M，S，V的位逻辑量的位逻辑量7.3 位逻辑指令2) 指令功能指令功能LD 装载指令，常开触点与母线相连，开始一个网络块中的逻辑运算。装载指令，常开触点与母线相连，开始一个网络块中的逻辑运算。LDN 非装载指令，常闭触点与母线相连，开始一个网络块中的逻辑运算非装载指令，常闭触点与母线相连，开始一个网络块中的逻辑运算。= 线圈驱动指令。线圈驱动指令。3) 指令应用举例指令应用举例在梯形图和指令表程序中的应用如图在梯形图和指令表程序中的应用如图7.10所示。所示。图7.10 LD、LDN、= 指令的梯形图、指令表及时序图7.3 位逻辑指令(1) 当当I0.0闭合时，输出线圈闭合时，输出线圈Q0.0接通。接通。(2) 当当I0.1断开时，输出线圈断开时，输出线圈Q0.1和内部辅助线圈和内部辅助线圈M0.0接通。接通。4) 指令使用说明指令使用说明 (1) 内部输入触点内部输入触点(I)的闭合与断开仅与输入映像寄存器相应位的状态有关的闭合与断开仅与输入映像寄存器相应位的状态有关，与外部输入按钮、接触器、继电器的常开，与外部输入按钮、接触器、继电器的常开/常闭接法无关。输入映像寄存器相常闭接法无关。输入映像寄存器相应位为应位为1，则内部常开触点闭合，常闭触点断开。输入映像寄存器相应位为，则内部常开触点闭合，常闭触点断开。输入映像寄存器相应位为0，则内部常开触点断开，常闭触点闭合。则内部常开触点断开，常闭触点闭合。 (2) LD、LDN指令不仅用于网络块逻辑计算的开始，在块操作指令不仅用于网络块逻辑计算的开始，在块操作ALD，OLD中也要配合使用。中也要配合使用。 (3) 在同一个网络块中，在同一个网络块中，“=”指令可以任意次使用，驱动多个线圈。指令可以任意次使用，驱动多个线圈。 (4) 同一编号的线圈在一个程序中使用两次及两次以上叫做线圈重复输出同一编号的线圈在一个程序中使用两次及两次以上叫做线圈重复输出。因为。因为PLC在运算时仅将输出结果置于输出映像寄存器中，在所有程序运算均在运算时仅将输出结果置于输出映像寄存器中，在所有程序运算均结束后才统一输出，所以在线圈重复输出时，后面的运算结果会覆盖前面的结结束后才统一输出，所以在线圈重复输出时，后面的运算结果会覆盖前面的结果，容易引起误动作。建议避免使用。果，容易引起误动作。建议避免使用。7.3 位逻辑指令 (5) 梯形图的每一网络块均从左母线开始，接着是各种触点的逻辑连接，梯形图的每一网络块均从左母线开始，接着是各种触点的逻辑连接，最后以线圈或指令盒结束。一定不能将触点置于线圈的右边。线圈和指令盒一最后以线圈或指令盒结束。一定不能将触点置于线圈的右边。线圈和指令盒一般也不能直接接在左母线上，如确实需要，可以利用特殊标志位存储器般也不能直接接在左母线上，如确实需要，可以利用特殊标志位存储器(如如M0.0)进行连接。进行连接。 2. S(Set)、R(Reset)指令指令 1) 指令格式指令格式 梯形图与指令表格式见表梯形图与指令表格式见表7-7。指令可用操作数见表。指令可用操作数见表7-8。表7-7 S、R指令格式名名 称称置置 位位复复 位位指令指令SR指令表格式指令表格式S bit，NR bit，N梯形图格式梯形图格式7.3 位逻辑指令表7-8 S、R指令的可用操作数指指 令令可用操作数可用操作数S、RI，Q，M，SM，T，C，V，S，L的位逻辑量的位逻辑量NVB，IB，QB，MB，SMB，SB，LB，AC，常数，常数，*VD，*AC，*LDN可设置的范围为：可设置的范围为：12552) 指令功能指令功能S 置位指令，将操作数中定义的置位指令，将操作数中定义的N个位逻辑量强制置个位逻辑量强制置1。R 复位指令，将操作数中定义的复位指令，将操作数中定义的N个位逻辑量强制置个位逻辑量强制置0。3) 指令应用举例指令应用举例在梯形图和指令表程序中的应用如图在梯形图和指令表程序中的应用如图7.11所示。所示。7.3 位逻辑指令图7.11 S、R指令的梯形图、指令表及时序图 (1) S 、R指令中的指令中的2表示从指定的表示从指定的Q0.0开始的两个触点，即开始的两个触点，即Q0.0与与Q0.1。 (2) 在检测到在检测到I0.0闭合的上升沿时，输出线圈闭合的上升沿时，输出线圈Q0.0、Q0.1被置为被置为1，并保，并保持，而不论持，而不论I0.0为何种状态。为何种状态。 (3) 在检测到在检测到I0.1闭合的上升沿时，输出线圈闭合的上升沿时，输出线圈Q0.0、Q0.1被复位为被复位为0，并，并保持，而不论保持，而不论I0.0为何种状态。为何种状态。7.3 位逻辑指令 4) 指令说明指令说明 (1) 指定触点一旦被置位，则保持接通状态，直到对其进行复位操作；而指定触点一旦被置位，则保持接通状态，直到对其进行复位操作；而指定触点一旦被复位，则变为接通状态，直到对其进行复位操作。指定触点一旦被复位，则变为接通状态，直到对其进行复位操作。 (2) 如果对定时器和计数器进行复位操作，则被指定的如果对定时器和计数器进行复位操作，则被指定的T或或C的位被复位，的位被复位，同时其当前值被清同时其当前值被清0。 (3) S、R指令可多次使用相同编号的各类触点，使用次数不限，如图指令可多次使用相同编号的各类触点，使用次数不限，如图7.12所示。若几个触发信号同时闭合，则所示。若几个触发信号同时闭合，则Network1中中Q0.0的状态为接通，的状态为接通，Network3中中Q0.0的状态为断开，的状态为断开，Network6中中Q0.0的状态为接通，的状态为接通，Network9之后之后Q0.0的状态为断开。的状态为断开。图7.12 S、R指令对同一线圈的多次设置7.3 位逻辑指令3RS、SR指令指令1) 指令格式指令格式梯形图与指令表格式见表梯形图与指令表格式见表7-9。指令可用操作数见表。指令可用操作数见表7-10。表表7-9 RS、SR指令基本格式指令基本格式名称名称复位优先锁存器复位优先锁存器置位优先锁存器置位优先锁存器指令指令RSSR梯形图格式梯形图格式7.3 位逻辑指令 表表7-10 RS、SR指令可用操作数指令可用操作数指指 令令可用操作数可用操作数S1，R能流能流S、R1能流能流OUT能流能流BitI， Q， M， V， S的位逻辑量的位逻辑量 2) 指令功能指令功能 RS 复位优先锁存器，当置位信号和复位信号都有效时，复位信号优先，复位优先锁存器，当置位信号和复位信号都有效时，复位信号优先，输出线圈不接通。输出线圈不接通。 SR 置位优先锁存器，当置位信号和复位信号都有效时，置位信号优先，置位优先锁存器，当置位信号和复位信号都有效时，置位信号优先，输出线圈接通。输出线圈接通。 3) 指令应用举例指令应用举例在梯形图中的应用如图在梯形图中的应用如图7.13所示。所示。7.3 位逻辑指令 图图7.13 RS、SR指令的梯形图及时序图指令的梯形图及时序图 (1) RS、SR指令均为锁存器，一个复位优先，一个置位优先。指令均为锁存器，一个复位优先，一个置位优先。S连接置连接置位输入，位输入，R连接复位输入。一旦输出线圈被置位，则保持置位状态直到复位输连接复位输入。一旦输出线圈被置位，则保持置位状态直到复位输入接通。入接通。 (2) 置位、复位输入均以高电平状态有效。置位、复位输入均以高电平状态有效。 (3) RS、SR指令只有梯形图格式，而无指令表格式。其指令表是多个位指令只有梯形图格式，而无指令表格式。其指令表是多个位逻辑指令的组合。以下是图逻辑指令的组合。以下是图7.13的指令表参考程序。的指令表参考程序。7.3 位逻辑指令Network1 Network2LD I0.0 LD I0.0LD I0.1 LD I0.1NOT NOTLPS A Q0.1A Q0.0 OLD= Q0.0 = Q0.1LPP ALDO Q0.0= Q0.04. EU(Edge Up)、ED(Edge Down)指令指令1) 指令格式指令格式梯形图与指令表格式见表梯形图与指令表格式见表7-11。7.3 位逻辑指令表7-11 EU、ED指令格式名名 称称正跳变触点正跳变触点负跳变触点负跳变触点指令指令EUED指令表格式指令表格式EUED梯形图格式梯形图格式2) 指令功能指令功能EU 正跳变触点，在检测到正跳变正跳变触点，在检测到正跳变(OFF到到ON)时，使能流接通一个扫时，使能流接通一个扫描周期的时间。描周期的时间。ED 负跳变触点，在检测到负跳变负跳变触点，在检测到负跳变(ON到到OFF)时，使能流接通一个扫时，使能流接通一个扫描周期的时间。描周期的时间。3) 指令应用举例指令应用举例在梯形图和指令表程序中的应用如图在梯形图和指令表程序中的应用如图7.14所示。所示。7.3 位逻辑指令图7.14 EU、ED指令的梯形图、指令表及时序图 (1) 在在I0.0闭合的一瞬间，正跳变触点接通一个扫描周期，使闭合的一瞬间，正跳变触点接通一个扫描周期，使Q0.0有一个扫有一个扫描周期输出。描周期输出。 (2) 在在I0.1断开的一瞬间，负跳变触点接通一个扫描周期，使断开的一瞬间，负跳变触点接通一个扫描周期，使Q0.1有一个扫有一个扫描周期输出。描周期输出。 4) 指令说明指令说明 (1) EU、ED指令可无限次使用。指令可无限次使用。7.3 位逻辑指令 (2) 正/负跳变指令常用于启动或关断条件的判断，以及配合功能指令完成逻辑控制任务。 5. NOP指令 指令表格式为NOP N；梯形图格式如图7.5所示。NNOP图7.15 NOP指令梯形图格式 NOP指令为空操作指令，在程序中插入指令为空操作指令，在程序中插入NOP指令不影响程序的运行。指令不影响程序的运行。其操作数其操作数N为常数，取值范围是为常数，取值范围是0255。7.3 位逻辑指令7.3.2 位逻辑运算指令位逻辑运算指令 1A(And)、AN(And Not)指令指令 1) 指令格式指令格式 梯形图与指令表格式见表梯形图与指令表格式见表7-12。指令可用操作数见表。指令可用操作数见表7-13。 表表7-12 A、AN指令基本格式指令基本格式名称名称与与非与非与指令指令A AN指令表指令表A bit AN bit梯形图梯形图7.3 位逻辑指令表7-13 A、AN指令的可用操作数指指 令令可用操作数可用操作数A、ANI，Q，M，SM，T，C，V，S，L的位逻辑量的位逻辑量2) 指令功能指令功能A 单个常开触点串联连接指令，执行逻辑与运算。单个常开触点串联连接指令，执行逻辑与运算。AN 单个常闭触点串联连接指令，执行逻辑与运算。单个常闭触点串联连接指令，执行逻辑与运算。3) 指令应用举例指令应用举例在梯形图和指令表程序中的应用如图在梯形图和指令表程序中的应用如图7.16所示。所示。7.3 位逻辑指令图7.16 A、AN指令的梯形图、指令表及时序图 (1) I0.0与与I0.1执行相与的逻辑运算。在执行相与的逻辑运算。在I0.0与与I0.1均闭合时，线圈均闭合时，线圈Q0.0接接通；通；I0.0与与I0.1中只要有一个不闭合，线圈中只要有一个不闭合，线圈Q0.0不能接通。不能接通。7.3 位逻辑指令 (2) I0.2与常闭触点与常闭触点I0.3执行相与的逻辑运算。在执行相与的逻辑运算。在I0.2闭合，闭合，I0.3断开时，断开时，线圈线圈Q0.1接通；若接通；若I0.2断开或断开或I0.3闭合，则线圈闭合，则线圈Q0.1不能接通。不能接通。 4) 指令说明指令说明 (1) A、AN指令可在多个触点串联连接时连续使用。使用次数仅受编程软指令可在多个触点串联连接时连续使用。使用次数仅受编程软件的限制，最多串联件的限制，最多串联30个触点。个触点。 (2) 如图如图7.17所示，在使用所示，在使用“=”指令进行线圈驱动后，仍然可以使用指令进行线圈驱动后，仍然可以使用A、AN指令，然后再次使用指令，然后再次使用“=”指令。指令。图7.17 A、AN指令与“=”指令的多次连续使用7.3 位逻辑指令 (3) 图图7.17所示程序的上下次序不能随意改变，否则所示程序的上下次序不能随意改变，否则A、AN指令与指令与“=”指指令不能连续使用。如图令不能连续使用。如图7.18所示程序，在指令表中就需要使用堆栈指令过渡。所示程序，在指令表中就需要使用堆栈指令过渡。这是因为这是因为S7-200系列系列PLC提供了一个提供了一个9层的堆栈，栈顶用于存储逻辑运算的结层的堆栈，栈顶用于存储逻辑运算的结果，即每次运算后结果都保存在栈顶，而且下一次运算结果会覆盖前一个结果果，即每次运算后结果都保存在栈顶，而且下一次运算结果会覆盖前一个结果。若要使用中间结果，必须对该中间结果进行压栈处理才能保存下来。若要使用中间结果，必须对该中间结果进行压栈处理才能保存下来。图7.18 A、AN指令与“=”指令不能多次连续使用7.3 位逻辑指令 2. O(Or)、ON(Or Not)指令指令 1) 指令格式指令格式 梯形图与指令表格式见表梯形图与指令表格式见表7-14。指令可用操作数见表。指令可用操作数见表7-15。表7-14 O、ON指令格式名名 称称或或非非 或或指令指令OON 指令表指令表O bitON bit梯形图梯形图7.3 位逻辑指令表7-15 O、ON指令的可用操作数指指 令令可用操作数可用操作数O、ONI，Q，M，SM，T，C，V，S，L的位逻辑量的位逻辑量2) 指令功能指令功能O 单个常开触点并联连接指令，执行逻辑或运算。单个常开触点并联连接指令，执行逻辑或运算。ON 单个常闭触点并联连接指令，执行逻辑或运算。单个常闭触点并联连接指令，执行逻辑或运算。3) 指令应用举例指令应用举例在梯形图和指令表程序中的应用如图在梯形图和指令表程序中的应用如图7.19所示。所示。7.3 位逻辑指令图7.19 O、ON指令的梯形图、指令表及时序图 (1) I0.0与与I0.1执行相或的逻辑运算。在执行相或的逻辑运算。在I0.0与与I0.1任意一个闭合时，线圈任意一个闭合时，线圈Q0.0接通；接通；I0.0与与I0.1均不闭合，线圈均不闭合，线圈Q0.0不能接通。不能接通。 (2) I0.2与常闭触点与常闭触点I0.3执行相或的逻辑运算。在执行相或的逻辑运算。在I0.2闭合或闭合或I0.3断开时，线断开时，线圈圈Q0.1接通；若接通；若I0.2断开，同时断开，同时I0.3闭合，则线圈闭合，则线圈Q0.1不能接通。不能接通。 7.3 位逻辑指令 4) 指令说明指令说明 (1) O、ON指令可在多个触点并联连接时连续使用。使用次数仅受编程软指令可在多个触点并联连接时连续使用。使用次数仅受编程软件的限制，在一个网络块中最多并联件的限制，在一个网络块中最多并联31个触点。个触点。 (2) O、ON指令可进行如图指令可进行如图7.20所示的多重并联。所示的多重并联。图7.20 多重并联程序结构7.3 位逻辑指令3. NOT指令指令1) 指令格式指令格式梯形图与指令表格式见表梯形图与指令表格式见表7-16。表7-16 指令格式名名 称称非非 运运 算算指令指令NOT指令表格式指令表格式NOT梯形图格式梯形图格式2) 指令功能指令功能NOT 非运算指令，可将该指令处的运算结果取反。无操作数。非运算指令，可将该指令处的运算结果取反。无操作数。3) 指令应用举例指令应用举例 在梯形图和指令表程序中的应用如图在梯形图和指令表程序中的应用如图7.21所示。所示。7.3 位逻辑指令 图图7.21 NOT指令的梯形图、指令表及时序图指令的梯形图、指令表及时序图由于由于NOT指令的作用，线圈指令的作用，线圈Q0.0与与Q0.1的状态相反。的状态相反。4. ALD(And Load)、OLD(Or Load)指令指令1) 指令功能指令功能ALD 实现多个指令块的实现多个指令块的“与与”运算。运算。OLD 实现多个指令块的实现多个指令块的“或或”运算。运算。指令块：两个以上的触点经过并联或串联后组成的结构，如图指令块：两个以上的触点经过并联或串联后组成的结构，如图7.22所示